高職院校《數(shù)字通信原理》課程教學(xué)改革的實踐探討

1、高職院校?數(shù)字通信原理?課程教學(xué)改革的理論討論摘要：從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式與手段、理論教學(xué)等方面系統(tǒng)闡述了高職院校?數(shù)字通信原理?課程的教學(xué)改革與理論。關(guān)鍵詞：數(shù)字通信原理；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)形式；理論教學(xué)體系?數(shù)字通信原理?是高職院校通信類、電子類等專業(yè)的專業(yè)根底課，既是根底課向?qū)I(yè)課的過渡，也是電子通信學(xué)科的入門課，在通信類、電子類專業(yè)中占有非常重要的地位。這門課的教學(xué)直接影響這些專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量和所培養(yǎng)人才的知識構(gòu)造及綜合才能。這門課綜合了電路分析基儲電子電路、高頻電路、數(shù)字電路等電類根底課以及高等數(shù)學(xué)、概率論等數(shù)學(xué)課程，具有相當大的難度和理論深度。而高職高專學(xué)生根底普遍薄弱，數(shù)學(xué)功底和自學(xué)才能

2、較差，假如強調(diào)數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論討論，無疑將使學(xué)消費生畏難情緒，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性；但假如完全不涉及理論分析，教學(xué)又無法到達高職院校的培養(yǎng)目的，即無法培養(yǎng)出既具備一定專業(yè)理論素養(yǎng)、又具有較強動手才能的技術(shù)應(yīng)用型人才。通過多年的教學(xué)理論，筆者認為，?數(shù)字通信原理?課的教學(xué)，一方面要強調(diào)根本理論、方法的分析，重點培養(yǎng)學(xué)生的考慮才能，另一方面必須加強實驗教學(xué)和實訓(xùn)環(huán)節(jié)，重點是培養(yǎng)崗位技能。該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握典型數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、工作原理、性能特點、根本分析方法和實驗技能等，熟悉當前數(shù)字通信技術(shù)開展的現(xiàn)狀和最新進展。核心是培養(yǎng)學(xué)生良好的通信知識和素養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定堅實的

3、基?？紤]?數(shù)字通信原理?課的教學(xué)情況和課程地位，我院2022年將該門課程確定為院重點課程，通過不斷轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、更新教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)方法、改良教學(xué)手段，在?數(shù)字通信原理?課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和理論教學(xué)體系等方面進展了富有特色的改革理論。以線帶點，改革教學(xué)內(nèi)容在?數(shù)字通信原理?的傳統(tǒng)教學(xué)形式中，往往介紹許多通信的數(shù)學(xué)模型和原理，由于理論抽象、概念繁多，知識點顯得零散，那些數(shù)學(xué)基儲自學(xué)才能和自制力均較差的學(xué)生難以承受。筆者認為，應(yīng)遵循“以線帶點的改革思路進展教學(xué)內(nèi)容的改革。一強化學(xué)習(xí)道路圖，建立數(shù)字通信系統(tǒng)的整體觀念在教學(xué)中，筆者強調(diào)數(shù)字通信系統(tǒng)整體觀念的建立，即以數(shù)字通信系統(tǒng)的模型圖作為學(xué)

4、習(xí)的總道路圖如下列圖，以圖中功能框圖為“點，有向線段為“線。以道路圖中的節(jié)點涉及的典型技術(shù)理論分析為重點，以信號的傳輸流程為主線，以線帶點，使學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的宏觀分析思路和微觀分析方法。在教學(xué)初期，首先向?qū)W生介紹通信系統(tǒng)的根本概念，核心是讓學(xué)生掌握通信的本質(zhì)將大量有用的信息高效率、無失真地進展傳遞，并在傳遞過程中抑制無用、有害的信息；其次，系統(tǒng)闡述數(shù)字通信模型如何表達通信的本質(zhì)以及數(shù)字通信系統(tǒng)模型每個節(jié)點的知識點在各章的分配。在教學(xué)過程中，根據(jù)信號的傳遞途徑，老師應(yīng)“順藤摸瓜，對每個節(jié)點進展功能分析，注重強調(diào)該節(jié)點在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位、層次以及關(guān)鍵性能和指標。隨著教學(xué)的進展，不斷強調(diào)或強化

5、學(xué)習(xí)道路圖，并標明學(xué)習(xí)進度在道路圖上的表達，重點是強調(diào)前后節(jié)點之間的內(nèi)在關(guān)系。在教學(xué)后期，老師應(yīng)不斷闡述各節(jié)點存在的必要性以及互相間的邏輯關(guān)系，在技術(shù)實現(xiàn)的根底上進一步幫助學(xué)生建立數(shù)字通信系統(tǒng)的整體概念。例如，信源編碼是保證通信有效性的技術(shù)手段，使用的關(guān)鍵技術(shù)是脈沖編碼調(diào)制；信道編碼是保障通信可靠性的技術(shù)手段，實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)涉及檢錯編碼和糾錯編碼。信源編碼和信道編碼是互相補充的關(guān)系，但實現(xiàn)的方法是互相“矛盾的，信源編碼通過壓縮消息冗余量實現(xiàn)，信道編碼那么通過增加消息冗余量實現(xiàn)，這是由通信過程中不同階段的通信目的決定的。二精選典型技術(shù)，強調(diào)根本模塊的分析和知識運用在宏觀分析的根底上，以信號的傳遞

6、流程為主線，逐步展開典型數(shù)字通信技術(shù)實現(xiàn)的詳細分析。在教學(xué)活動中，針對高職學(xué)生的特點，對通信技術(shù)實現(xiàn)的講解不應(yīng)貪多求全，而要精選典型技術(shù)進展微觀分析，關(guān)鍵是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和幫助學(xué)生建立數(shù)字通信技術(shù)的知識體系。詳細方法是建立積木式教學(xué)模塊，將全課程的數(shù)字通信技術(shù)實現(xiàn)分解為信源編碼模塊、信道編碼模塊、傳輸模塊基帶傳輸與頻帶傳輸、同步模塊等四個核心模塊。針對每個模塊精心進展分析，挑選經(jīng)典技術(shù)的實現(xiàn)進展分析，對經(jīng)典技術(shù)堅持目的驅(qū)動的教學(xué)方式，核心是建立知識體系，充分認識和承受數(shù)字通信技術(shù)的概念，掌握根本模塊的分析方法。建立了各局部的知識模塊后，必須精選相應(yīng)模塊的典型技術(shù)。例如，在頻帶傳輸分析中，選

7、擇ASK、FSK、PSK、DPSK等根本的數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為必學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生掌握這些典型數(shù)字調(diào)制技術(shù)的實現(xiàn)、解調(diào)、帶寬分析、畫圖分析和抗噪聲分析等內(nèi)容。而將多進制調(diào)制技術(shù)和現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)列入增強模塊，僅進展簡單的介紹，以知識擴展為目的，不做應(yīng)會要求。在對典型技術(shù)進展微觀分析時，以注重比擬研究、概念提煉，防止數(shù)學(xué)推導(dǎo)和理論復(fù)制，應(yīng)以大量的圖示進展理論知識的詮釋，強調(diào)知識的運用。以數(shù)字調(diào)制方式的帶寬分析為例，將授課重點放在各種調(diào)制方式的帶寬圖示比擬上，不進展頻域的數(shù)學(xué)演算；同樣，在噪聲分析中，不引入誤差函數(shù)等概念，僅比擬各種數(shù)字調(diào)制方式的抗噪聲才能。關(guān)鍵是幫助學(xué)生理解帶寬、抗噪聲才能在實際應(yīng)用中的意

8、義和作用，理解當考慮帶寬、抗噪聲才能等因素時選擇哪種調(diào)制方式才能滿足實際需要。強化互動，改革教學(xué)形式在各種教學(xué)形式的爭論中，主流的形式有兩種，即以老師為中心的教學(xué)形式和以學(xué)生為中心的教學(xué)形式。前者的優(yōu)點是有利于老師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，重視情感因素在學(xué)習(xí)過程中的作用；其突出的缺點那么是強調(diào)傳遞承受式，在教學(xué)過程中把學(xué)生置于被動承受位置，學(xué)習(xí)者的主動性難以發(fā)揮，不利于激發(fā)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。后者的突出優(yōu)點是有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；其缺點是無視老師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，不利于系統(tǒng)知識的傳授，不重視情感因素在學(xué)習(xí)過程中的作用。高職學(xué)生的特點一方面是根底知識較差，厭學(xué)情緒嚴重，另一方面是學(xué)習(xí)的主動性、考慮問

9、題的積極性都較差，同時普遍存在自卑心理。假設(shè)采用傳統(tǒng)的以老師為中心的教學(xué)形式，顯然無法實現(xiàn)教學(xué)目的。但是，假如完全采用以學(xué)生為中心的教學(xué)形式，也必然導(dǎo)致教學(xué)的失敗。因此，必須進展教學(xué)形式的改革與討論。在高職院校的教學(xué)理論中，筆者基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將兩種教學(xué)形式結(jié)合起來，取長補短。一方面，針對高職學(xué)生自學(xué)才能差的特點，充分利用老師的指導(dǎo)作用，以老師的專業(yè)素養(yǎng)和個人品格強化學(xué)生的知識構(gòu)造和學(xué)習(xí)態(tài)度；另一方面，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點，基于世界上兩大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺之一的Blakbard建立完好的虛擬教學(xué)課堂，提供課下網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，建立自主教學(xué)環(huán)境，加強教學(xué)互動，及時進展師生間的雙向反應(yīng)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)

10、習(xí)積極性，培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的方法和獨立考慮的才能。從目前的理論看，初期根本上還應(yīng)以老師為中心的教學(xué)形式為主，隨著教學(xué)的進展，逐步過渡到以學(xué)生為中心的教學(xué)形式。突出技能培養(yǎng)，改革理論教學(xué)體系?數(shù)字通信原理?是一門理論性很強的課程，對于高職院校學(xué)生來說，加強他們技能培養(yǎng)的途徑是建立一套完善的課程理論教學(xué)體系。?數(shù)字通信原理?的特點是理論性強，知識點豐富，高度抽象，不建立感性的認識，學(xué)生很難穩(wěn)固理論知識。因此，幫助學(xué)生建立通信系統(tǒng)的感性認識、培養(yǎng)他們分析和解決實際問題的才能、進步實際操作技能是理論教學(xué)體系的目的和出發(fā)點。一因材施教，分層次組織實驗教學(xué)在理論教學(xué)活動中，我院建立了驗證性實驗、仿真設(shè)計實

11、驗和創(chuàng)新性實驗層層遞進的理論教學(xué)體系，針對不同的學(xué)生分層次組織理論教學(xué)。驗證性實驗是指在現(xiàn)有實驗平臺上對相關(guān)理論的正確性進展驗證，目的是穩(wěn)固和加深學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解；仿真設(shè)計實驗是在驗證性實驗的根底上，在相關(guān)通信技術(shù)原理的指導(dǎo)下，以通信系統(tǒng)仿真軟件如SysteVie等為平臺進展通信系統(tǒng)的設(shè)計和驗證；創(chuàng)新性實驗?zāi)敲词墙M織掌握程度較好、學(xué)有余力的學(xué)生進展相關(guān)工程的開發(fā)，工程可以是創(chuàng)新的，也可以是現(xiàn)有的，一般與各類電子競賽相聯(lián)絡(luò)。尤其是SysteVie通過模塊搭建進展通信系統(tǒng)的設(shè)計，與積木式模塊教學(xué)方法照應(yīng)，不需要學(xué)生進展復(fù)雜的編碼即可實現(xiàn)實際通信系統(tǒng)的仿真實驗，并能將結(jié)果下載到FPGA芯片中

12、得到實際的產(chǎn)品，對于激發(fā)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)高職學(xué)生的實際動手才能、加強高職學(xué)生的專業(yè)思想具有重大意義。二改革實驗形式，建立基于工程的實驗方式傳統(tǒng)的實驗組織形式是安排學(xué)生分組，往往全組學(xué)生依賴某個才能強的學(xué)生，學(xué)生中蒙混過關(guān)的情況嚴重。我們提出以工程組織實驗，每個學(xué)生負責一個或兩個詳細的工程，做到“人人有工程，組內(nèi)其他學(xué)生進展輔助工作。在工程選擇上，要求完成數(shù)字通信系統(tǒng)模型中的根本“點工程，同時鼓勵學(xué)生積極參與綜合性實驗工程和各類各級競賽工程，并在實驗學(xué)分上進展傾斜。在詳細實驗施行上，要求作為工程負責人的學(xué)生主動參與、進展人員分工，對實驗工程的方案和施行全權(quán)負責，如安排實驗內(nèi)容討論、選擇實

13、驗方式等。鼓勵才能強的學(xué)生同時選擇多種實驗平臺。工程負責人要負責組織本組學(xué)生分析和評價實驗結(jié)果，對本組學(xué)生實驗情況進展評價。工程組學(xué)生在老師指導(dǎo)下，根據(jù)理論學(xué)習(xí)的進度自己設(shè)計實驗，自己準備儀器完成實驗，以到達培養(yǎng)和進步學(xué)生的組織才能、思維才能和創(chuàng)造才能的目的。三改革考核方式，建立新的實驗評價標準?數(shù)字通信原理?課程的實驗教學(xué)分為兩個模塊，即課內(nèi)實驗和期末集中實訓(xùn)或課程設(shè)計。傳統(tǒng)教學(xué)中，課內(nèi)實驗的考核計入課程成績，集中實訓(xùn)或課程設(shè)計作為單獨的課程計分。我們認為這種實驗考核的方式割裂了實驗課程的內(nèi)容，不利于實驗課程的改革，應(yīng)采取將課內(nèi)實驗和期末集中實訓(xùn)或課程設(shè)計統(tǒng)一為一門課程的考核方式。詳細的考核內(nèi)容可覆蓋實驗表現(xiàn)、實驗報告和成果、實驗難度等方面，建立完好的?數(shù)字通信原理?實驗考核評價體系，表達“強調(diào)過程，重視結(jié)果的考核思想?！皬娬{(diào)過程表達在對實驗表現(xiàn)的評價占據(jù)整個實驗成績的60%，引導(dǎo)學(xué)生重視崗位才能、團隊精神、專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；“重視結(jié)果表達在對實驗結(jié)果的分析、討論上，而不在對錯上，關(guān)鍵是分析出原因與對策。此外，假如學(xué)生在各級各類競賽工程上獲獎可以獲得相應(yīng)實驗加分。課程特點與高職學(xué)生的特點給?數(shù)字通信原理?的教學(xué)帶來很大挑戰(zhàn)，本文提出，在教學(xué)內(nèi)容上，以線帶點構(gòu)建模塊化教學(xué)，降低理論難度，強調(diào)系統(tǒng)概念的建立和典型技術(shù)的分析；在教學(xué)形式上，結(jié)合以老師為中心的教學(xué)形式和以學(xué)生為中心